МиГ-23 могли летать на углах атаки до 24-26°, что обеспечивало им определенные преимущества над западными истребителями 2-го и 3-го поколений. Но с появлением самолетов 4-го поколения это превосходство было утрачено (F-16 различных модификаций имели ограничение по углу атаки 26-28°, a F-15C мог выходить на углы атаки до 30°). В то же время задел, полученный специалистами ЦАГИ и ОКБ при создании высокоманевренных МиГ-29 и Су-27, способных выходить на углы атаки более 30° за счет управления вихреобразованием, можно было реализовать и при модернизации МиГ-23. При доработке самолета перед конструкторами было поставлено условие внесения минимальных изменений в существующую конструкцию – выпуск истребителя завершался, и существенно переделывать производственную оснастку представлялось нецелесообразным. Исследовалось несколько новых аэродинамических компоновок самолета, отличающихся размерами и формой уступов на носке крыла, а также конфигурацией вертикального оперения (рассматривался даже вариант с килем обратной стреловидности). Однако в конечном итоге была выбрана наименее «экзотическая» компоновка, обеспечивающая существенное улучшение маневренности при минимальной модификации планера. На крыле, у самого основания, появился второй вихреобразующий «клык», обеспечивающий устойчивый полет на больших углах атаки. Он работал совместно с установленным на ПВД генератором вихрей, выполненным в виде небольшой пластины (длина 365 мм) с острыми кромками. Отклонение носка крыла при малой стреловидности (на скоростях до 900 км/ч) осуществлялось автоматически, в зависимости от скорости и угла атаки (так называемая адаптивная механизация). Так появился МиГ-23МЛД («Д» – доработанный, изделие «23-18») – последний и наиболее совершенный самолет в семействе «двадцать третьих», серийное производство которого началось в 1984 г. На больших углах атаки создатели МиГ-23МЛД добились характеристик устойчивости и управляемости, сопоставимых с характеристиками F-16.

Другим существенным нововведением, реализованным на МиГ-23МЛД, стало уменьшение «боевого» угла стреловидности с 45 до 33° (технология изготовления отъемных частей крыла была полностью отработана, было выяснено, что консоли даже на уменьшенном угле стреловидности могут держать перегрузку 8,5д). Об опасности выхода самолета на недопустимо большие углы атаки летчика предупреждала система ограничительных сигналов СОС-3-4, осуществлявшая при помощи специального механического устройства тряску ручки управления с приближением к режиму срыва. По мнению летчиков, СОС-3-4 сделала полет на критических углах атаки еще более простым. Весь комплекс мероприятий позволил создать истребитель, по словам летчика-испытателя Б. Орлова, практически не сваливающийся в штопор, «а если и удавалось его туда загнать, то легко из сего режима выходящий».

Самолет оснастили новой аппаратурой предупреждения об облучении РЛС СПО-15Л, обеспечивающей более точное пеленгование цели, станцией активных помех СПС-141 и усовершенствованной аппаратурой системы государственного опознавания «Пароль». Массу боевой нагрузки удалось увеличить до 4500 кг, при этом максимальная взлетная масса возросла до 20100 кг. Специфические условия боевого применения МиГ-23МЛД в Афганистане потребовали дополнительных доработок. Была усовершенствована система запуска двигателя, способная более надежно работать при высоких температурах. Сверху на фюзеляже установили блоки отстрела ИК-ловушек БВП-50-60, вмещавших 60 50-мм патронов ЛО-43.